En quins paràmetres s'ha de centrar a l'hora d'escollir els díodes solars?

一, Paràmetres de rendiment elèctric: indicadors bàsics que determinen l'eficiència energètica i la seguretat del sistema
1. Caiguda de tensió directa (Vf) i pèrdua de conducció
La caiguda de tensió directa es refereix a la caiguda de tensió d'un díode durant la conducció directa, que afecta directament l'eficiència de conversió d'energia d'un sistema fotovoltaic. Prenent com a exemple una matriu fotovoltaica de 1000 W, si s'utilitza un díode amb Vf=0.5V, la pèrdua per conducció és de 5 W (que representa el 0,5% de la potència de sortida); Si es selecciona el model de pèrdua ultra-con Vf=0.3V, la pèrdua es pot reduir a 3W i l'estalvi energètic anual pot superar els 20 kWh (calculat a partir d'una generació d'energia diària mitjana de 5 hores).

Tendències del sector:

Els díodes de carbur de silici (SiC), amb les seves baixes característiques de Vf (0,2-0,3V), estan substituint gradualment els díodes tradicionals basats en silici i s'utilitzen àmpliament a les grans centrals elèctriques terrestres.
Segons dades d'un determinat fabricant d'inversors fotovoltaics, l'ús de díodes de SiC va augmentar l'eficiència del sistema en un 0,8% i va reduir el LCOE (cost anivellat de l'electricitat) en un 3,2%.
2. Temps de recuperació inversa (Trr) i pèrdua d'alta-freqüència
En el control MPPT (Maximum Power Point Tracking) de matrius fotovoltaiques, els díodes han d'encendre i apagar amb freqüència els estats. El llarg temps de recuperació inversa pot provocar un augment significatiu de les pèrdues de commutació i fins i tot provocar interferències electromagnètiques (EMI). Per exemple, a una freqüència de commutació de 10 kHz, la pèrdua de díode de Trr=100ns és un 40% més gran que la del model Trr=50ns.

Suggeriment de selecció:

S'ha de donar prioritat als díodes de recuperació ràpida (FRD) o als díodes de recuperació ultraràpida (SRD) amb Trr inferior o igual a 50 ns, especialment adequats per a aplicacions d'alta-freqüència com els inversors de cadena.
Un estudi de cas d'una central fotovoltaica de 50 MW mostra que optimitzant els paràmetres Trr del díode, la generació d'energia anual del sistema es pot augmentar en un 1,2%, la qual cosa equival a reduir les emissions de carboni en 800 tones.
3. Tensió de ruptura inversa (Vbr) i marge de seguretat
La tensió de ruptura inversa és la tensió inversa màxima que pot suportar un díode, que ha de ser superior a la tensió de circuit obert (Voc) de la matriu fotovoltaica i deixar un marge de seguretat. Per exemple, per a una matriu amb Voc=600V, s'han de seleccionar díodes amb Vbr superior o igual a 800 V per fer front a condicions de funcionament extremes, com ara fluctuacions de tensió i llamps.

Normes de la indústria:

L'estàndard IEC 62109 requereix que el díode Vbr ha de ser superior o igual a 1,25 vegades el Voc de la matriu i ha de passar una prova de cicle de temperatura de -40 graus a +85 graus.
A causa de l'ús de díodes amb Vbr insuficient en un projecte fotovoltaic distribuït, el 30% dels components es van danyar després dels llamps, la qual cosa va provocar pèrdues econòmiques directes superiors als 500.000 iuans.
4. Corrent nominal (Si) i disseny tèrmic
El corrent nominal ha de cobrir el corrent de sortida màxim de la matriu fotovoltaica i tenir en compte el factor de reducció de la temperatura. Per exemple, en un entorn de 50 graus, el corrent nominal d'un díode s'ha de reduir en un 20% -30% en comparació amb els 25 graus. A més, el rendiment de la dissipació de calor s'ha d'avaluar mitjançant el paràmetre de resistència tèrmica (R θ JA) per evitar la degradació del rendiment causada pel sobreescalfament.

Pla de gestió tèrmica:

Mitjançant l'ús de substrats de coure o dissipadors de calor per reduir la resistència tèrmica, un sistema fotovoltaic domèstic va optimitzar el seu disseny de dissipació de calor, reduint la temperatura de la unió del díode en 15 graus i allargant la seva vida útil tres vegades.
Es recomana triar díodes de muntatge en superfície amb R θ JA inferior o igual a 10 graus /W, adequats per a escenaris de micro inversor amb espai limitat.
2, Paràmetres d'adaptabilitat ambiental: un "escut protector" per fer front a condicions de treball extremes
1. Interval de temperatura de treball (Tj)
Els sistemes fotovoltaics sovint s'enfronten a un rang de temperatures extrem de -40 graus a +85 graus i els díodes han de mantenir un rendiment estable dins d'aquest rang. Per exemple, les dades mesurades d'una central fotovoltaica del desert mostren que els díodes tradicionals augmenten Vf un 15% a altes temperatures, donant lloc a una pèrdua anual del 2,1% en la generació d'energia; La pèrdua de models d'ampli rang de temperatures (-55 graus a +175 graus) és només del 0,3%.

Innovació material:

Els díodes de nitrur de gal·li (GaN) són una opció ideal per a aplicacions d'alta-temperatura a causa de les seves característiques de banda intercalada. Després d'adoptar díodes GaN en un determinat sistema fotovoltaic muntat en cotxe, l'eficiència va augmentar un 5% a 60 graus.
2. Resistència a la radiació (TID)
Per a aplicacions fotovoltaiques espacials o d'alt{0}}altitud, els díodes han de tenir la capacitat de resistir la radiació de dosi ionitzant total (TID). Per exemple, els díodes de grau aeroespacial han de passar una prova de radiació de 100 krad (Si) per assegurar-se que el seu rendiment no es degrada en 10 anys a l'entorn espacial.

Extensió de l'aplicació terrestre:

La central fotovoltaica Qinghai Tibet Plateau ha reduït la taxa d'atenuació del mòdul del 0,8%/any al 0,3%/any seleccionant models resistents a la radiació, generant un 12% addicional d'electricitat durant el seu cicle de vida de 25 anys.
3. Nivell de protecció (IP)
Els díodes instal·lats a l'exterior han de ser resistents a la pols-i impermeables, i IP65 i superiors poden suportar tempestes de pluja, sorra i pols i altres entorns durs. Un estudi de cas d'una central fotovoltaica costanera mostra que els díodes IP67 tenen una taxa d'aprovació del 100% en les proves de polvorització de sal, mentre que els díodes IP65 tenen una taxa de fallada del 15%.

3, Índex de fiabilitat: el factor clau que determina el cost del cicle de vida d'un sistema
1. Taxa de fracàs (FIT) i MTBF
Falla en el temps (FIT) fa referència al nombre de fallades que es produeixen cada 1.000 milions d'hores, i MTBF (Mean Time Between Failures) és el seu recíproc. Per exemple, un díode amb FIT=100 té un MTBF de 100.000 hores (aproximadament 11,4 anys), que és molt superior al requisit de vida útil de disseny de 25 anys per als sistemes fotovoltaics.

Dades del sector:

Segons les estadístiques d'un determinat fabricant, els sistemes fotovoltaics que utilitzen díodes de grau d'automoció tenen una taxa de fallada de només el 0,2% en 5 anys, mentre que els models de grau industrial ordinaris tenen una taxa de fallada del 3,5%.
2. Nivell de protecció ESD
Les descàrregues electrostàtiques del cos humà (ESD) poden danyar els díodes, per la qual cosa cal triar un model que compleixi els requisits HBM (model de cos humà) superior o igual a 8 kV i CDM (model de càrrega del dispositiu) superior o igual als requisits de 2 kV. Segons les proves reals en una línia de producció de mòduls fotovoltaics, la taxa de defectes dels díodes sense protecció ESD va arribar al 5%, mentre que el model de protecció era només del 0,1%.

3. Certificació i compliment de normes
S'han de donar prioritat als productes que hagin superat certificacions internacionals com UL, T Ü V, CE, etc., per garantir el compliment de les normatives de seguretat com IEC 62109 i IEC 61730. Un projecte fotovoltaic exportat a Europa va ser detingut per la duana perquè els díodes no passaven la certificació CE, la qual cosa va provocar retards de lliurament i pèrdues directes superiors als 2 milions de iuans.

4, Anàlisi cost-benefici: la "regla d'or" per equilibrar el rendiment i la inversió
1. Cost d'adquisició inicial vs. cost del cicle de vida complet
Tot i que el preu unitari dels díodes de SiC és 3-5 vegades superior al dels models basats en silici, la seva millora en l'eficiència energètica pot compensar els costos addicionals. Per exemple, després d'adoptar díodes de SiC en una central elèctrica de 100 MW, la inversió inicial va augmentar en 8 milions de iuans, però el cost de l'electricitat es va estalviar en 120 milions de iuans en un cicle de vida de 25 anys i la TIR (taxa interna de retorn) va augmentar en 2,3 punts percentuals.

2. Equilibri entre estandardització i personalització
Els productes estandarditzats poden reduir els costos d'adquisició i d'inventari, però els models personalitzats poden adaptar-se millor als requisits específics de l'escenari. Per exemple, un cert fabricant de microinversors va entrar amb èxit al mercat japonès d'espai limitat personalitzant díodes de perfil baix i comprimint el gruix del producte de 8 mm a 3 mm.

3. Estabilitat de la cadena de subministrament
Trieu proveïdors amb capacitat de producció suficient i cicles de lliurament curts per evitar retards en els projectes causats per l'escassetat d'estocs. Una empresa fotovoltaica global TOP5 ha escurçat el cicle de lliurament de 12 setmanes a 4 setmanes i ha augmentat la utilització de la capacitat anual en un 15% mitjançant l'establiment d'un acord d'inventari estratègic amb els fabricants de díodes.

5, cas de la indústria: saviesa pràctica en la selecció de paràmetres
Cas 1: "Campanya d'Altes Temperatures" per a Centrals Fotovoltaiques del Desert
Una central elèctrica del desert de 500 MW a l'Orient Mitjà s'enfronta al repte d'una temperatura elevada de 60 graus. Els díodes tradicionals basats en silici- experimenten un augment de Vf i una extensió de Trr a altes temperatures, el que resulta en una disminució de l'1,8% de l'eficiència del sistema. En canviar als díodes GaN (Vf=0.25V, Trr=30ns), l'eficiència va millorar fins al 98,5% i la generació d'energia anual va augmentar en 28 milions de kWh.

Cas 2: la "revolució anti-corrosió" de la fotovoltaica offshore
El projecte fotovoltaic offshore de Jiangsu Rudong utilitza díodes de nivell de protecció IP68, combinats amb la tecnologia de nano recobriment, per aconseguir una taxa de fallada zero en un termini de 5 anys en un entorn amb una concentració d'esprai de sal superior a 5 vegades el nivell convencional, mentre que el model tradicional té una taxa de fallada anual del 8%.

Cas 3: Optimització de costos de la fotovoltaica domèstica
El sistema fotovoltaic d'una llar utilitza díodes muntats a la superfície amb Vf=0.3V i R θ JA=8 grau /W per reduir els costos de dissipació de calor en un 30%, mantenint l'eficiència, escurçant el període d'amortització de la inversió del sistema a 6 anys.